DE384390C

DE384390C - Method for observing and displaying the time course of an electrical current, a voltage or a magnetic field with the aid of a cathode ray tube

Info

Publication number: DE384390C
Application number: DEB100483D
Authority: DE
Original assignee: MAX BRENZINGER DIPL ING
Current assignee: MAX BRENZINGER DIPL ING
Publication date: 1923-11-27

Description

Verfahren zur Beobachtung und Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines elektrischen Stromes, einer Spannung oder auch eines magnetischen Feldes mit Hilfe eines Kathodenstrahlrohres. In der bekannten Braunschen Röhre läßt sich durch ein magnetisches oder elektrisches Feld das Kathodenstrahlenbündel ablenken und diese Ablenkung durch das Wandern eines Leuchtflecks auf einem fluoreszierenden Schirm sichtbar machen. Es ist üblich, diese Ablenkung, welche in einer Koordinatenrichtung stattfindet, durch einen rotierenden Spiegel, dessen Rotationsachse parallel zur Richtung der Feldablenkung steht, linear zeitlich aufzulösen. Dabei entsteht ein sichtbares Oszillogramm im rechtwinkeligen Koordinatensystem.Procedure for observing and displaying the course over time an electric current, a voltage or a magnetic field Help of a cathode ray tube. In the well-known Braun tube can be through a magnetic or electric field deflect the cathode ray beam and this distraction by wandering a light spot on a fluorescent one Make the screen visible. It is common for this deflection to take place in one coordinate direction takes place by a rotating mirror whose axis of rotation is parallel to the The direction of the field deflection is to be resolved linearly in time. This creates a visible oscillogram in a right-angled coordinate system.

Es ist auch bekannt, die Kathodenstrahlen durch zwei unter einem Koordinatenwinkel zueinander gerichtete Felder gleichzeitig zu beeinflussen, wobei das eine Feld von dem zu untersuchenden Verlauf bestimmt wird, während das andere eine zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahles herbeiführt. Diese zeitproportionale Ablenkung erfordert das lineare Anwachsen eines Stromes oder einer Spannung. Ein derartiger Strom wird beispielsweise erzeugt durch das Zu- oder Abschalten von Widerstand im Stromkreise. Zur Erzielung einer linear ansteigenden Spannung kann man einen Kondensator mit einem rechteckförmigen Strom aufladen.It is also known to divide the cathode rays through two at a coordinate angle to influence mutually directed fields at the same time, the one field of the course to be examined is determined, while the other is a time-proportional one Causes deflection of the cathode ray. This time-proportional distraction requires the linear increase of a current or a voltage. Such a stream will for example generated by connecting or disconnecting resistance in the electrical circuit. A capacitor can be used to achieve a linearly increasing voltage charge a rectangular current.

Die vorliegende Erfindung vereinfacht die Mittel zur Erreichung der linearen Ablenkur:g und vereinigt in sich die Vorteile der beiden genannten Systeme, nämlich die Einfachheit der Schaltung und das selbsttätige lineare Ansteigen des Feldes. Es ist dies dadurch erreicht, daß die zeitproportionale lineare Ablenkung bewirkt wird durch einen Strom, dessen Anstieg oder Abfall nur von den während des Vorganges unveränderten Größen des Stromkreises abhängt.The present invention simplifies the means of achieving the linear deflection: g and combines the advantages of the two systems mentioned, namely the simplicity of the circuit and the automatic linear increase of the Field. This is achieved by the time-proportional linear deflection is caused by a current, the rise or fall of which only occurs during the Process depends on unchanged sizes of the circuit.

Beispielsweise benutzt man zu diesem Zweck den Stromanstieg eines Gleichstromes, der stattfindet, wenn eine Gleichspannung an einem solchen Stromkreise angelegt wird, in dem der Stromanstieg linear verläuft. Das ist zum Beispiel ein Stromkreis mit einem gegenüber der Induktivität verschwindenden Ohmschen Widerstand. Beim Vorhandensein von Induktivität und Widerstand steigt der Strom nach einer Exponentialkurve an; nähert sich der Ohmsche Widerstand dem M"erte Null, so geht der Anstieg in eine gerade Linie, d. h. in lineare oder zeitproportionale Form über.For example, one uses the current rise of a for this purpose Direct current that occurs when a direct voltage is applied to such a circuit is applied in which the current increase is linear. This is for example a Circuit with an ohmic resistance that vanishes compared to the inductance. In the presence of inductance and resistance, the current increases according to an exponential curve at; if the ohmic resistance approaches zero, the increase becomes a straight line, d. H. in linear or time-proportional form.

Eine andere Möglichkeit, einen zeitproportionalen Verlauf des Stromes zu erhalten, ist gegeben durch das Kurzschließen eines Stromkreises mit großer Induktivität und kleinem Widerstand. Auch hier findet der Stromabfall statt nach einer Exponentialkurve, die bei sehr kleinem Ohmschen Widerstand über eine praktisch genügend lange Zeit annähernd geradlinig verläuft.Another possibility, a time-proportional course of the current is given by short-circuiting a circuit with a large inductance and small resistance. Here, too, the current drop takes place according to an exponential curve, with a very low ohmic resistance for a practically long enough time runs approximately in a straight line.

Beide Beispiele ergeben einen Stromverlauf, der zwar praktisch in den meisten Fällen mit genügender Genauigkeit zeitproportional ist, aber doch manchmal zu Schwierigkeiten bei der praktischen Ausführung führt. Das läßt sich vermeiden, wenn man die zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahles durch ein magnetisches Feld erzeugt, das durch Übereinanderlagerung von zwei oder auch mehreren Feldern entsteht, deren Verlauf selbst nicht linear zu sein braucht. Man muß dann nur die Konstanten der beiden die Teilfelder erzeugenden Stromkreise so abstimmen, daß das resultierende Feld zeitproportional, d. h. nach einer geraden Linie über eine genügend lange Zeit entweder anwächst oder abfällt.Both examples result in a current curve that is practically in is proportional to time with sufficient accuracy in most cases, but sometimes it is leads to difficulties in practical implementation. That can be avoided if you consider the time-proportional deflection of the cathode ray by a magnetic Field generated by superimposing two or more fields arises, the course of which does not need to be linear itself. Then you just have to Adjust the constants of the two circuits generating the subfields in such a way that the resulting field proportional to time, d. H. after a straight line over a sufficient either increases or decreases for a long time.

Abb. i der Zeichnung stellt eine beispielsweise Form der Schaltung des Oszillographen dar, während Abb. 2 eine Ansicht des Röhrenendes mit dem Leuchtschirm ist. Aus der Gleichstromquelle G fließt durch den rotierenden Kontaktapparat S, der lediglich das Einschalten, Abschalten oder auch Kurzschließen des Stromkreises zu bewirken hat, ein Strom in dem Elektromagneten M. Der Stromkreis enthält praktisch fast keinen Widerstand, dagegen eine hohe Induktivität L. Das Feld des Magneten M wirkt auf den Kathodenstrahlenfleck F der Abb. 2 ablenkend, und zwar transversal zur Feldrichtung, während das zu untersuchende Feld von dem Magneten D erzeugt wird. Jedesmal, wenn die Kontaktvorrichtung S den Strom der Gleichstromquelle G schließt, beginnt der Fleck F in der Richtung h (Abb. 2) mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit sich zu bewegen. Man hat es fn der Hand, diese gleichförmige Geschwindigkeit und ebenso die maximale Entfernung des Flecks von seiner Nullstellung durch die Dimensionierung der Induktivität, die Wahl der Spannung und der Kontaktdauer beliebig zu gestalten: Es ist nur notwendig, daß die Unterbrechung stets beträchtlich früher erfolgt als der Grenzwert des Stromanstiegs erreicht wird.Fig. I of the drawing represents an example form of the circuit of the oscilloscope, while Fig. 2 is a view of the tube end with the fluorescent screen is. From the direct current source G flows through the rotating contact apparatus S, which only switches on, off or short-circuiting the circuit has to cause a current in the electromagnet M. The circuit contains practically almost no resistance, but a high inductance L. The field of the magnet M has a deflecting effect on the cathode ray spot F in FIG. 2, namely transversely to the field direction, while the field to be examined is generated by the magnet D. Every time the contact device S closes the current of the direct current source G, the spot F begins in the direction h (Fig. 2) with a uniform velocity to move. You have it in your hand, this steady speed and likewise the maximum distance of the spot from its zero position due to the dimensioning the inductance, the choice of the voltage and the contact duration as desired: It is only necessary that the interruption always take place considerably earlier than the limit value of the current increase is reached.

Es ist selbstverständlich, daß man das Kontaktrad gegebenenfalls auf die zu untersuchenden Maschinen, wenn sie rotieren, selbst aufsetzt. Man erhält dann vollständig ruhig stehende Strom- oder Spannungskurven auf dem Leuchtblatt der Röhre.It goes without saying that you have the contact wheel possibly on the machines to be examined, when they rotate, touches itself down. You get then completely steady current or voltage curves on the light sheet the tube.

Man kann mit der Vorrichtung sehr einfach Momentaufnahmen machen mit Hilfe eines Schalters oder Druckknopfes, der an Stelle des Kontaktapparates tritt und den Vorgang nur einmal ablaufen läßt.You can take snapshots very easily with the device With the help of a switch or push button that takes the place of the contact apparatus and only lets the process run once.

Bei einer Anordnung, wie sie in Abb. i beispielsweise dargestellt ist, läßt sich zwar eine gute Annäherung an einen geradlinigen Stromanstieg erreichen, doch ist es manchmal erwünscht noch größere Genauigkeit zu erhalten. Enthält die Induktivität L in der Abb. i Eisen, so steigt der Strom infolge der bei sehr kleinen magnetischen Induktionen geringen Permeabilität des Eisens zuerst rasch an, um dann erst in den allmählich verlaufenden Anstieg des nahezu geradlinigen Teils der Stromkurve einzubiegen. Dieser Fall wird dargestellt durch die Kurve a der Abb. 3. Nach derselben Kurve würde der zeitliche Verlauf des den Kathodenstrahl beeinflussenden Feldes des Ma- , gneten M stattfinden. . In diesem Falle kann man einen zweiten Hilfsstromkreis mit dem Magneten M' anbringen, dessen Feld so verläuft, daß durch das Zusammenwirken der beiden Magneten M und M' eine zeitproportionale Ablenkung des Kathodenstrahls hervorgerufen wird. Es wäre z. B. für die Kurve a der Abb. 3 ein Zusatzfeld erforderlich, das den zeitlichen Verlauf der Kurve b hätte. Die Summe beider ergibt dann die gerade Linie der Kurve c. Die Kurve b kann etwa erhalten werden durch Entladung eines Kondensators über einen Widerstand. Eine beispielsweise Schaltung dieser Art ist in Abb. 4 dargestellt. In der gezeichneten Stellung der Kontaktapparate S und S' fließt der Strom von der Gleichstromquelle G "durch den (geschlossenen) Kontaktgeber S' in den Kondensator C und lädt ihn auf. S und S' sind miteinander gekuppelt und so eingestellt, daß S' öffnet, kurz bevor S schließt. Bei geschlossenem Kontaktgeber S und offenem S' fließt der Strom einerseits wie in Abb. i aus der-Stromquelle G durch die Induktivität L und den Magneten M, dessen Feld nach der Kurve ca (Abb. 3) ansteigt. Gleichzeitig wird aber auch C über M' und den Widerstand R entladen. Das Feld des Magneten M' verläuft dabei nach der Kurve b in Abb. 3. Die magnetischen Kraftlinien beider Magnete 1Y1 und IU' durchschneiden die Kathodenstrahlröhre in gleicher Richtung und lenken den Kathodenstrahl durch ihr Zusammenwirken zeitproportional _ ab. Auch hier können wieder für Aufnahmen einmalig verlaufender Vorgänge1 (Ein- und Ausschaltkurven beispielsweise) die Kontaktgeber S und S' durch Handschalter- oder Druckknöpfe ersetzt werden.In an arrangement as shown in Fig. I, for example a good approximation of a straight-line current increase can be achieved, however, it is sometimes desirable to obtain even greater accuracy. Contains the Inductance L in Fig. I iron, the current increases as a result of the very small Magnetic inductions of low permeability of iron first rapidly increase, then only in the gradual rise of the almost straight part of the current curve to turn in. This case is represented by curve a in Fig. 3. According to the same The curve would be the time course of the field influencing the cathode ray of the magnetic, magnetic M take place. . In this case a second auxiliary circuit can be used attach with the magnet M ', the field of which is such that by the interaction of the two magnets M and M 'a time-proportional deflection of the cathode ray is caused. It would be B. an additional field is required for curve a in Fig. 3, that would have the time course of curve b. The sum of both then results in the straight line Line of curve c. The curve b can be obtained, for example, by discharging a capacitor about a resistor. An example of this type of circuit is shown in Fig. 4. In the drawn position of the contact devices S and S ', the current flows from the Direct current source G "through the (closed) contactor S 'into the capacitor C and charges it. S and S 'are coupled together and adjusted so that S 'opens just before S closes. With closed contactor S and open S ' the current flows on the one hand as in Fig. i from the current source G through the inductance L and the magnet M, the field of which increases according to the curve approx (Fig. 3). Simultaneously however, C is also discharged via M 'and the resistor R. The field of the magnet M ' runs according to curve b in Fig. 3. The magnetic lines of force of both magnets 1Y1 and IU 'cut through the cathode ray tube in the same direction and steer the cathode ray through their interaction time-proportional _ from. Here too you can again for recordings of one-off processes1 (switch-on and switch-off curves, for example) the contactors S and S 'can be replaced by manual switches or push buttons.

Claims

PATENT CLAIMS: _. Method for observing and displaying the temporal course of an electric current, a voltage or a magnetic field with the help of a cathode ray tube (e.g. a Braun tube), in which the cathode rays are simultaneously subjected to two fields directed at a coordinate angle to one another, one of which One field is determined by the course to be examined (current, voltage, magnetic field), # while the other causes a time-proportional deflection of the cathode ray, characterized in that the time-proportional deflection is caused by a current whose course only increases or decreases depends on the constants of the circuit that are left unchanged during the process.

2. The method according to claim i, characterized in that the time-proportional field course is obtained by Overlay of two or more simultaneously acting fields of any temporal course.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim i with two fields acting at a coordinate angle to one another, characterized in that, that the circuit of one field has an apparatus for automatic closing and opening or short-circuiting the circuit and containing such constants that the current must rise or fall linearly.

4. Apparatus for carrying out the method according to Claim 2, characterized in that the circuits of the overlapping fields contain a common contact device or a plurality of interconnected contact devices and also such a constant that the rise or fall of the resulting field takes place proportionally. G. Apparatus according to claim 3 and q., Characterized by one or more auxiliary circuits with one or more coupled switches or push buttons to unroll the curve to be recorded once.